近日💪，沐鸣平台王永剛教授研究團隊在環境友好的柔性水系鋅電池研究方面取得了新突破🚣🏿，相關研究成果發表在《德國應用化學》 (Angew. Chem. Int. Ed.)雜誌上(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 11737)🥎。

       水系鋅電池由於采用具有高能量密度、環境友好、成本低廉等優勢的鋅金屬負極，是近年來備受關註的極具競爭力的儲能體系之一。但是，由於目前可用的正極材料的性能不甚理想，水系鋅電池的研究重點主要集中在尋找合適的正極材料上。此外，柔性可穿戴電子器件的需求日益增長，亟需開發相應的具有高安全性、可彎曲🦹‍♂️、電化學性能優異的儲能體系𓀋。盡管鋰離子電池等儲能體系發展比較成熟，且具有良好的性能，但是🧑‍🎤，由於這些體系中包含有毒或存在環境隱患的成分，並且不具備良好的彎曲性能，不能滿足為柔性電子器件供能的需要。

       為解決以上問題，該研究團隊采用具有高安全性、高比容量的有機物——芘四酮 (pyrene-4,5,9,10-tetraone, PTO)作為正極材料，與金屬鋅負極配對💅🏻🫃🏽，以溫和的鋅鹽溶液作為電解液，組裝成柔性水系鋅電池。該電池的所有組分均具有低毒或無毒、環境友好的特點🧚‍♂️，滿足了柔性器件對於安全性的要求🥎。該電池的充放電機理是基於鋅離子在PTO正極和金屬鋅負極上的可逆反應。在放電過程中，金屬鋅負極上的鋅原子被氧化為鋅離子進入電解液中，同時電解液中的鋅離子與PTO正極上羰基的氧原子配位。充電過程與之相反。該水系鋅電池表現出高達186.7 Wh/kg的能量密度(按正負極活性物質計算)🧔🏿‍♂️，以及超過1000圈的長循環壽命。鋅離子與正極材料可逆配位的機理使之具有類似超級電容器的極快的反應動力學。另外，研究人員基於該體系，組裝了二維表帶狀柔性水系鋅電池🐮。該柔性電池表現出優異的機械性能和可彎曲性能✒️，在彎曲多次且彎曲不同角度時🚯，電池容量幾乎不發生衰減🔙。因此，該水系鋅電池具有出色的電化學性能，並且成分低毒💂🏼‍♂️、環境友好，不僅可以用於大型儲能🌓，還可用於為柔性可穿戴電子器件供能，為未來電池的設計和發展提供了借鑒作用。同時🙍🏿‍♀️，需要指出的是，目前該研究工作尚處於初級階段🎬，有機電極材料的低電子導電性仍需提高💆‍♀️，並且鋅負極上的枝晶形成問題仍需改善😜。為實現該電池的實際應用，對於電極材料的優化將成為下一步的研究方向🛠。

       該論文第一作者為沐鸣开户直博生郭昭薇，通訊作者為王永剛教授。該項目得到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金委的資助。